Реферат на тему современные эталоны для измерения физических величин. — Знания.site

Введение

В метрологии необходимо обеспечивать и соблюдать такие состояния измерений, при которых с заданной вероятностью известны погрешности измерений и, выраженные в узаконенных единицах, результаты измерений. Также существуют установленные пределы, которые не должны быть превышены погрешностями измерений.

Актуальность темы реферата заключается в том, что эталонная база позволяет обеспечить единство в системе измерений и это является технической основой.

Цель работы – подробно рассмотреть, что представляют собой различные эталоны, изучить их классификацию.

Задачи для достижения поставленной цели – дать определение эталона, рассмотреть его историю, затронуть вопрос о международных эталонах, дать понятие государственного и вторичного эталонов и их подвидов, дать понятие системы СИ и рассмотреть несколько примеров.

Эталон – определение понятия

1.1 Общие сведенияСоздание эталонной базы измерений является решением одной из главных задач метрологии для обеспечения единства измерений. Такая идея возникла во Франции более 200-х лет назад – была создана метрическая система. Затем, как следствие, в 1875 году была подписана метрическая конвекция рядом стран. С тех пор слово «эталон» вошло практически в метрологию.

От слова «etalon» французского происхождения и произошло слово «эталон», обозначающее образец и мерило чего-либо. Так как слово эталон имеет широкий смысл, то оно и его производные слова находятся в обиходе в различных науках, отраслях и т.д.

Эталоны воспроизводят и шкалы измерений, а не только их единицы. Например, в ФЗ «Об обеспечении единства измерений» от 26.06.2008 № 102-ФЗ вышеуказанное не описывается. Стоит заметить, дольное, номинальное и кратное значение единицы воспроизводят не все современные эталоны.

Любое значение величины, стабильно воспроизводимое и имеющее определенную точность, может воспроизводиться эталоном.

Эталон – это средство измерения, передающее рабочим средствам измерения размер единицы, характеризующий хранение единицы физической величины и ее воспроизведения. В определении понятия слова эталон отсутствует указание на то, что эталон обязан воспроизводить шкалу и единицу с наивысшей точностью, присущая данной науке.

Особую точность должен иметь государственный эталон, предназначенный для калибровки средств измерений в стране. Существуют так называемые аттестуемые средства измерений. Они предназначены для научных экспериментов и имеют точность выше, чем государственные талоны.

1.2 Взаимосвязанные свойства эталона- неизменность – это свойство эталона, при котором он удерживает воспроизводимую единице в течение длительного временного интервала;

– сличаемость – данное свойство эталона подразумевает, что сам эталон не вносит изменения и искажения при сличимости, и не изменяется при проведении процедуры сличения;

– воспроизводимость – свойство эталона воспроизводить единицу с погрешностью, имеющей наименьшее значение для какой-либо науки или научного направления.1.3 Международные эталоныПри помощи международных эталонов все единицы величин имеют высочайшие точности.

Международные эталоны хранятся в лаборатории во Франции в городе Севра в Международном бюро мер и весов. Главная задача данного бюро – сопоставлять международные эталоны с государственными талонами различных стран, которые (эталоны) в свою очередь также хранятся в лабораториях.

Поэтому можно сказать, что главная задача эталона – это, во-первых, хранение единицы физической величины, и, во-вторых, эталон – это база для воспроизведения единиц физических величин.

Для примера в Таблице 1 показаны два сличения международных и государственных эталонов масс, при которых наблюдается определенная стабильность.

Таблица 1 – Результаты международных сличений эталона массы

2. Классификация эталоновГосударственный эталон России является элементом поверочных схем. По другому его называют специальным или первичным эталоном, так как по нему проходят поверки других (остальных) средств измерений в стране. Другие виды эталонов называют вторичными (Рисунок 1). К ним необходимо отнести такие как:

– эталоны-свидетели;

– эталоны-копии;

– рабочие эталоны;

– эталоны сравнения.

Рисунок 1 – Классификация эталонов по подчиненности

Различают несколько видов эталонов в настоящее время:

– первичный эталон – эталон в стране с самой высокой точностью. Также их можно подразделить на эталоны специальные, международные и, соответственно, государственные. Государственные эталоны по-другому называют национальными.

– вторичный эталон – выполнят функцию хранения размера при сличения с государственным (национальным) эталоном какой-либо физической величины. Как видно из Рисунка 1, вторичные эталоны обеспечивают наименьший износ первичных эталонов и относятся к подчиненным средствам хранения единиц. Вторичные эталоны подразделяются на эталоны-сравнения и эталоны-копии.

Кстати, «рабочий эталон» ранее имел формулировку как «образцовое средство измерений».

Международный эталон – принят эталоном в качестве международной основы для согласования физических величин. Как и говорилось, он хранится во Франции.

Национальный эталон – выполняет функцию хранения международного эталона в данной стране. Также его называют государственным первичным эталоном.

Специальный эталон – служит для передачи физической единицы тогда, когда ее невозможно передать первичным эталоном.

Эталон-копия – применяется при большом объеме поверочных работ средств измерений. Он не является физической копией государственного первичного эталона и сходен с ним только метрологическим назначением.

Эталон сравнения – данный эталон применяется тогда, когда другие сличаемые эталоны не могут быть сличаемы по ряду причин.

Рабочий эталон – относится к самому распространённому виду эталонов, передавая средствам измерений единицы физической величины. Обычно им пользуются ведомственные и территориальные метрологические службы. В соответствии с поверочной схемой, рабочие эталоны подразделяются на разряды.

Разрядный эталон обеспечивает через цепочку соподчиненных рабочих эталонов передачу единицы физической величины. Принцип передачи единицы величины показан на Рисунке 2.

Эталоны подразделяются в зависимости от исполнения и от назначения на четыре группы:

– групповой эталон – в его состав входят средства измерений, применяемые для повышения точности единицы и имеющие одинаковый диапазон измерений и номинальное значение. Результатом процесса является средний результат измерений;

– одиночный эталон включает в себя одно средство измерений для хранения и воспроизведения единицы, например, мера или эталонная установка;

– транспортируемый эталон – это эталон, подверженный транспортировке к месту сличения средств измерений, либо сличения эталонов единицы;

– эталонный набор – представляет собой набор, в котором объедены диапазоны указанных средств, состоящий из средств измерений. Примером использования может служить набор эталонных гирь, где происходит охват области значения физической величины.

Рисунок 2 – Структура передачи единицы физической величины рабочим средствам измерений различной точности

3. Система единиц физических величин3.1 Основные понятия«Эталон единицы» является собирательным определением. В него входят такие термины: «специальный эталон», «государственный эталон», «первичный эталон», «вторичный эталон», «эталон сравнения» и «эталон-копия», «рабочий эталон» и «эталон-свидетель».

Так как существует такое количество термином, необходима система, включающая в себя одинаковые определения единиц. Такой системой является СИ – система единиц физических величин, являющееся международной. Она обеспечивает единство измерений.

Понятно, что словесного описания физической единицы мало, необходимо ее выражение в вещественном эквиваленте для обеспечения единства. Для этого создается один образец и ни в коем случае не два и несколько, потому что они будут отличаться между собой в любом случае.

Общероссийская поверочная схема разработана по иерархическому принципу и предназначена для огромного парка средств измерений, имеющих различную точность. Вышеуказанные схемы представляют собой нормативные документы в виде ГОСТов, устанавливающие соподчиненность средств измерений, а также устанавливающие номенклатуру.Рисунок 3 – Государственный первичный эталон единицы массыСекунда – временной промежуток, в течение которого совершается энергетический переход структуры в атоме цезия. Данный эталон времени и частоты является непростым, можно сказать самым сложным среди других эталонов. В его состав входит большое количество аппаратуры и комплексов. Воспроизведение времени происходит за счет цезевого репера частоты – уникальная установка (Рисунок 4).Рисунок 4 – Государственный первичный эталон единицы времени и частоты ЗаключениеВ ходе работы были выполнены все задачи для достижения поставленной цели: изучено происхождение эталона, его виды, рассмотрена система единиц физических величин и многое другое. Следует сделать вывод, что единство измерений играет важную роль в сопоставлении результатов измерений, которые в свою очередь могут быть выполнены на различной территории и в разное время. Список литературы1. Вакорин Д.В. Метрология, стандартизация и сертификация. – Учебное пособие, Тюмень, 2021. 2. ГОСТ Р 1.12-2004. Стандартизация. Термины и определения. Москва, 2005. 3. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация. – Учебное пособие, Санкт – Петербург, 2006. 4. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. 5. Марусина М.Я. и другие Основы метрологии, стандартизации и сертификации. – Учебное пособие, Санкт-Петербург, 2009. 6. Сафронова К.В. Эталоны. – Учебное пособие, Москва, 2006.
Реферат на тему современные эталоны для измерения физических величин.
Реферат на тему современные эталоны для измерения физических величин.